PIN二極管特性

PIN二極管工作在RF和微波頻率，最大特點(diǎn)在于PN結(jié)中間多了一個(gè)“I”層，這個(gè)本征半導(dǎo)體層與介質(zhì)類似，相當(dāng)于擴(kuò)展了P-N結(jié)電極之間的距離，使結(jié)電容變得很小，這是PIN二極管的一大特點(diǎn)。

PIN二極管用電流控制電阻，其“I”層寬度隨反向電壓增加而加寬。正向偏置（“導(dǎo)通”）時(shí)，PIN二極管的電阻很小（不到1歐姆），反向偏置（“截止”）時(shí)電阻高達(dá)10k?以上。

PIN二極管工作原理（a）及正偏（b）、反偏（c）等效電路

正向偏壓時(shí)，PIN二極管呈低阻特性。正向偏壓越大，注入I層的電流就越大，使得其電阻越小，一般只有幾分之一歐姆。

在零偏下，由于I區(qū)存在耗盡區(qū)，PIN二極管呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。

在反偏情況下，情況與跟零偏時(shí)很類似，所不同的是內(nèi)建電場(chǎng)會(huì)得到加強(qiáng)。此時(shí)的PIN二極管可以等效為電阻加電容，其電阻是剩下的本征區(qū)電阻，而電容是耗盡區(qū)的勢(shì)壘電容。其中，電阻范圍在1Ω到100Ω之間，電容范圍在0.1pF到10pF之間。如果反向偏壓過大，使得耗盡區(qū)充滿整個(gè)I區(qū)，此時(shí)會(huì)發(fā)生I區(qū)穿通，此時(shí)PIN管不能正常工作了。

PIN二極管應(yīng)用

PIN二極管常常用于RF和微波電路的微波開關(guān)、移相器和衰減器。由于射頻電阻與直流偏置電流有關(guān)，在串聯(lián)射頻開關(guān)電路中，每個(gè)PIN二極管都有相應(yīng)的PIN二極管驅(qū)動(dòng)器或開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，用來提供受控正向偏置電流、反向偏置電壓以及控制信號(hào)（通常是一個(gè)數(shù)字邏輯命令）與一個(gè)或多個(gè)PIN二極管之間的激活接口。

PIN二極管反向特性及結(jié)電容

應(yīng)用中，一般將開關(guān)驅(qū)動(dòng)器控制電路與PIN二極管相連，以便通過施加正向或反向偏置來開關(guān)二極管作。偏置電路通常使用一個(gè)低通濾波器，通常位于RF電路與開關(guān)驅(qū)動(dòng)器之間。需要注意的是，這里的元件允許頻率相對(duì)較低的控制信號(hào)通過PIN二極管，不正常的RF能量損耗意味著開關(guān)的插入損耗過高。

除了RF應(yīng)用，在一些要求高隔離度和低損耗的精密測(cè)量領(lǐng)域，例如儀器儀表、測(cè)試設(shè)備、通信設(shè)備、雷達(dá)和各種軍事應(yīng)用，也能發(fā)現(xiàn)PIN二極管的身影。隨著移動(dòng)通信向更高波段發(fā)展，特別是5G基站的大規(guī)模安裝，PIN二極管的市場(chǎng)空間也進(jìn)一步打開。
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